進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制ppt課件(編輯修改稿)
2025-01-31 21:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 B 相，當(dāng)進(jìn)給脈沖 CP的上升沿有效，并且方向信號(hào)為 “ 1” 則正轉(zhuǎn)，為 “ 0”則反轉(zhuǎn)。 2．軟件脈沖分配 —— 查表法 ? 結(jié)合電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，求出脈沖分配器輸出狀態(tài)字組成的狀態(tài)表 ? 將其存入 EPROM中 ? 根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向按表地址正向或反向地取出單元中狀態(tài)字進(jìn)行輸出，實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正向或反向地旋轉(zhuǎn) ? 在進(jìn)行查表法的程序設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)當(dāng)前勵(lì)磁狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)方向的要求，找到下一個(gè)相應(yīng)單元地址，并取出其中的內(nèi)容輸出。 4．自動(dòng)升降速控制 進(jìn)給狀態(tài)的變化 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)起動(dòng)、停止或改變運(yùn)行速度 要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖頻率作相應(yīng)變化 變速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)沖或失步現(xiàn)象 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每次頻率變化量小于其突跳頻率值 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)速度變化較大時(shí)，必須按一定規(guī)律完成一個(gè)升速或降速的過(guò)程 ? 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可按直線規(guī)律或指數(shù)規(guī)律進(jìn)行加減速控制。 ? 當(dāng)按直線規(guī)律升 /降速時(shí)，其加速度值理論上為恒定，但實(shí)際上由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩有所下降，從而導(dǎo)致加速度有所變化。 ? 對(duì)于按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行升 /降速時(shí)，加速度是逐漸下降的，這比較接近于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。 自動(dòng)升降速方法 ? 定時(shí)法 就是按一定時(shí)間間隔 (△ t)來(lái)改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，從而實(shí)現(xiàn)升降速控制。 如：△ fi=f[(i+1)△ t] f(i△ t) ? 定步法 就是按一定步數(shù)間隔 (△ p)來(lái)改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，也就是當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走完一定步數(shù)就改變一次頻率，從而實(shí)現(xiàn)升降速控制。 如：△ fi=f[(i+1)△ p]f(i△ p) ? 設(shè)△ p=100步，電動(dòng)機(jī)突跳頻率為 15Hz，要求電動(dòng)機(jī)正向進(jìn)給總步數(shù)為 N，升速或降速的離散化區(qū)間數(shù)為 n，恒速總步數(shù) N2n△ p ? 當(dāng) N(2△ p)時(shí) ,不進(jìn)行升降速處理 ,僅按合適的較低速度走完全程 ? 當(dāng) N (2△ p)時(shí) , 按升速段、恒速段和降速段的方式走完全程，并且升速段對(duì)稱于降速段。 定步法 五、開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)精度分析 (一 ) 精度分析 ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距誤差。 1角秒 = 104 伺服式： 177。 10～ 177。 30角秒 功率式： 177。 20～ 177。 25角秒。 ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)誤差。 單步運(yùn)行，明顯振蕩 低頻區(qū)，共振 ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟停誤差。 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)滯后于控制脈沖 ? 齒隙誤差 ? 滾珠絲桿的螺距累積誤差 ? 受力變形和熱變形引起的誤差 ? 工作臺(tái)導(dǎo)軌的誤差。 (二 ) 提高精度的幾個(gè)措施 1．從驅(qū)動(dòng)電路入手 盡量選擇更理想的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的控制。例如采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路和調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路等。 2．從軟件入手 利用軟件對(duì)齒隙和螺距誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 3．從控制原理方面入手 增設(shè)工作臺(tái)位移檢測(cè)裝置 (如直光柵或感應(yīng)同步器 )，構(gòu)成混合步進(jìn)系統(tǒng)。 第三節(jié) 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 控制及特性分析 一、閉環(huán)位置控制系統(tǒng) 二、位置控制回路的數(shù)學(xué)模型 三、定位過(guò)程的誤差分析 四、直線插補(bǔ)輪廓誤差分析 五、圓弧插補(bǔ)輪廓誤差分析 六、拐角輪廓誤差分析 一、閉環(huán)位置控制系統(tǒng) （一）閉環(huán)位置控制的概念 ? 數(shù)控裝置以固定時(shí)間周期 采樣 工作臺(tái)位置 ? 與插補(bǔ)程序的輸出進(jìn)行 比較 ，得到位置誤差 ? 該誤差經(jīng)軟件增益 放大 ，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ? 為伺服裝置提供控制電壓， 驅(qū)動(dòng) 工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng) ?若插補(bǔ)程序不斷產(chǎn)生進(jìn)給量，工作臺(tái)及時(shí)跟隨運(yùn)動(dòng) ?當(dāng)位置誤差為零時(shí)，工作臺(tái)才停止在所要求的位置 （二） 閉環(huán)位置控制的實(shí)現(xiàn) ? 圖示為數(shù)控裝置中位置控制 (以 X軸為例 )接口關(guān)系 ? 采用電動(dòng)機(jī)同軸連接的光電脈沖編碼器作為反饋元件 ? 位置閉環(huán)控制程序和插補(bǔ)程序一樣，都是在計(jì)算機(jī)的 中斷服務(wù)程序 中實(shí)現(xiàn)。 中斷服務(wù)程序 運(yùn)行停止 插補(bǔ)輸出值零 X＝ XF輸出的 模擬電壓為零 進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng) 插補(bǔ)輸出值△ X新指令位置 X＋△ X 計(jì)算機(jī)將其與計(jì)數(shù)器中反映的實(shí)際位置進(jìn)行比較 當(dāng)不相等時(shí)，其差值 E經(jīng) Kc增益放大 (軟件完成 ) 數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出一定的模擬電壓 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)向減小誤差的方向移動(dòng) 指令值與實(shí)際值相等為止。 ?電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，位置閉環(huán)控制仍處于工作狀態(tài)： 干擾 電機(jī)偏移指令位置 位置閉環(huán)控制立即輸出一定的電壓給伺服裝置 驅(qū)動(dòng)電機(jī)維持原來(lái)的指令位置 ?電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，在定位位置上始終存在著閉環(huán)修正 ?動(dòng)態(tài)定位本質(zhì)上是由電磁力矩維持的定位。 動(dòng)態(tài)定位 二、位置控制回路的數(shù)學(xué)模型 ? 半閉環(huán)位置控制結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型 三、定位過(guò)程的誤差分析 ? 當(dāng)伺服系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)一定時(shí)，增加 K會(huì)引起位置響應(yīng)曲線的變化情況。 01T112 K T????11010????? ? ???過(guò)阻尼 無(wú)超調(diào)和振蕩 臨界阻尼 無(wú)超調(diào)和振蕩 欠阻尼 超調(diào)、衰減振蕩 無(wú)阻尼 等幅振蕩 ? 當(dāng) K一定時(shí)，改變伺服系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)會(huì)引起位置響應(yīng)曲線的變化情況。 ω0↓T（ 時(shí)間常數(shù) ） ↑ ξ ↓發(fā)生超調(diào) 01T112 K T???? ?結(jié)論 1： 要想取得較高的位置增益 (較高的位置增益會(huì)明顯減小 跟隨誤差 ，減小 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 ，并且對(duì)減小輪廓誤差也是有好處的 )，所使用驅(qū)動(dòng)裝置的時(shí)間常數(shù)必須較小，也就是說(shuō)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的快速性要好。否則提高位置增益會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，而在數(shù)控機(jī)床上超調(diào)就意味著過(guò)切或刀具干涉，是不允許的。 ? 跟隨誤差 s s nn2 1 1 Ke,2 K T T?? ? ? ? ??其 中 ，? 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間（調(diào)節(jié)時(shí)間） 當(dāng) ξ大于上述值時(shí)， snsnn3t 3 T , 0. 68 5%4t 4T , 0. 76 2%1
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